초록 ▼

□ 연구개요
마찰전기센서는 최근 에너지 생산 (energy harvesting)에 대한 큰 가능성에 의해 많은 연구진들의 관심을 받고 있으며, 새로운 구조가 등장함에 따라 출력 전력(output power) 및 효율을 향상시키는데 있어 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 4차 산업 혁명의 중요한 기술인 인공지능, 로봇공학 등의 발전과 함께 유연한 마찰전기센서 소자의 연구 동향이 크게 일어나고 있다. 그럼에도 불구하고 기존 연구의 동향은 상업화된 재료를 이용한 소자 제작 및 소자 구조적 개발에 주로 맞춰져 있으며, 센서 성능을

□ 연구개요
마찰전기센서는 최근 에너지 생산 (energy harvesting)에 대한 큰 가능성에 의해 많은 연구진들의 관심을 받고 있으며, 새로운 구조가 등장함에 따라 출력 전력(output power) 및 효율을 향상시키는데 있어 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 4차 산업 혁명의 중요한 기술인 인공지능, 로봇공학 등의 발전과 함께 유연한 마찰전기센서 소자의 연구 동향이 크게 일어나고 있다. 그럼에도 불구하고 기존 연구의 동향은 상업화된 재료를 이용한 소자 제작 및 소자 구조적 개발에 주로 맞춰져 있으며, 센서 성능을 향상시키기 위한 새로운 기능성 고분자나 이를 활용한 하이브리드 재료의 연구는 매우 미비한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 새로운 중공 형태의 기능성 나노입자 개발을 통하여 마찰전기센서 소자를 제작하고 미세유체흐름 (Micro-fluidics) 공정 기법으로 다양한 나노입자 소재를 개발고자 한다. 또한 마찰전기 센서의 유연층으로 적용가능한 다양한 유기 공액고분자에 대한 연구를 진행하여 새로운 신규 물질 도입을 통한 소자 성능을 향상시킬 수 있도록 노력하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
[정성적 결과]
1. 신규 나노입자 합성을 위한 미세유체공정 시스템 개발
- 실험실 범위에서 제작이 용이하고 경제적인 반응기 2종 제작: PTFE tubing과 3D printing된 ABS scaffold를 이용한 흐름 반응기
- One-step과 two-step 방법을 이용한 나노 입자 합성 기술 개발
2. 중공 및 단일형태의 나노 입자 합성 기술 개발
- 실리카 중공입자와 고분자 기반의 micelle 단일 입자합성
- 각각의 수득률 80 및 60% 달성
3. 열 감응 작용기를 함유하는 고분자 기반 core/shell type 신규 나노 입자 개발
- 열감응성 하이드로겔 코어/무기산화물 쉘 타입의 신규 입자 합성
- 가역적 열가교성 고분자 코어/쉘 타입의 신규 입자 합성
- 신규 입자 개발을 통한 마찰전기 소자의 새로운 접근 가능성 타진
4. 유연소자 제작을 위한 전도성 유기고분자 개발과 소자 구현 및 평가
- PEDOT:PSS기반 신규 재료 2종 개발 및 광검출 소자 구현 및 광열 특성 연구
[정성적 결과]
연구개발 중 2건의 SCI급 학술저널 발표 및 2건의 국내특허를 출원하였다. 또한 과제 수행 기간에 총 4명의 석사, 3명의 학사를 배출하였으며 1명의 박사수료생을 배출하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
현재 여러 소자에 응용되는 나노입자는 그 크기 및 형태의 균일성이 추후 패터닝 또는 프린팅 공정에서 입자 배열성의 차이를 보일 수 있기 때문에 최종 소자의 효율로 직결되는 중요한 요소이다. 본 연구에서 활용되는 미세유체흐름 공정으로 개발되는 나노입자들은 일정한 흐름과 부피당 높은 면적비로 인한 전체적인 반응의 균일성 구현이 가능하기 때문에 소자 효율 성능 개선에 획기적인 기여를 할 것으로 내다본다. 본 연구진은 지난 3년간의 연구를 통해 전기마찰센서 소자 적용을 위한 미세유체 흐름 시스템 기반의 신규 단일, 중공 및 core/shell 형태를 가지는 다양한 재료를 기반으로 하는 나노입자와 유연소자용 친수성 공액고분자를 개발하였을 뿐 아니라, 최종 photodetector 제작과 성능평가에 대한 연구를 진행하여 위에 기술한 성과들을 얻었다. 본 연구를 활용하여 전기마찰센서 소자와 관련분야에 응용이 가능한 새로운 나노소재의 기초 연구 데이터를 기반으로 하는 원천기술을 확보를 위한 선행 기술을 습득하는데 큰 기여를 하였다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 가. 신규 나노입자 합성을 위한 미세유체 공정용 반응기 설계 및 제작 ... 4
• 나. 단일 및 중공형태의 나노 입자 합성 기술 개발 ... 5
• 다. 기능성 작용기를 함유하는 고분자를 이용한 core/shell type 신규 나노 입자 개발 ... 8
• 라. 유연소자 제작을 위한 전도성 유기고분자 개발과 소자 구현 및 평가 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 14
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 참고문헌 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 30